Was ist der Zeitplan für Rohre?

Der Rohrplan ist eine standardisierte, dimensionslose Zahl, die die Wandstärke eines Rohres für eine bestimmte Rohrnennweite definiert. Die Wanddicke steuert die Innendruckkapazität, das Gewicht und die Kompatibilität der Fittings. Für die Wahl der richtigen Rohrdicke müssen die Rohrnennweite, die zulässige Spannung des Materials sowie der Betriebsdruck und die Betriebstemperatur bekannt sein. Bei der Beschaffung von Rohrleitungen aus Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder Nickellegierungen von MWAlloys geben Sie die Rohrnennweite (NPS oder DN) sowie die Rohrnummer (z. B. 2" SCH 40), die Werkstoffsorte und die erforderlichen Prüfungen an, um die richtige Passform und Druckleistung zu gewährleisten.

1. Grundlegende Definition und kurzer Hintergrund

Eine Rohrtabelle ist eine standardisierte numerische Bezeichnung, die die Nennwanddicke eines Rohrs im Verhältnis zu seiner Nennweite angibt. Die Rohrnummer steht für eine Wanddickenreihe; eine höhere Rohrnummer bedeutet eine dickere Wand bei gleicher Nennweite. Diese dickere Wand erhöht normalerweise den zulässigen Innendruck und das Gewicht. Das Konzept bietet eine prägnante Kurzformel für die Bestellung: Die Kombination von Nennweite und Tabelle identifiziert eindeutig den Außendurchmesser und die Wanddicke für viele Standardrohre.

Historisch gesehen entstand das Schemasystem aus der Notwendigkeit, Rohrleitungen zu bestellen, ohne die vollständige Wandstärke für jeden Durchmesser und jedes Material angeben zu müssen. Normungsgremien formalisierten die Beziehung zwischen Nenngrößen, Außendurchmessern und Wanddickentabellen, die Hersteller und Verarbeiter befolgen konnten.

2. Normen, die Rohrpläne und Abmessungen definieren

Die in der industriellen Beschaffung verwendeten Rohrdimensionen und -abmessungen werden durch national anerkannte Normen geregelt. Zwei häufig referenzierte Normen für Stahlrohrdimensionen sind ASME B36.10M für geschweißte und nahtlose Knetstahlrohre und ASME B36.19M für Edelstahlrohre. In diesen Normen sind Außendurchmesser, Nennweiten und Wandstärken für die gängigen Rohrtypen aufgeführt. Industrielle Rohrleitungsbauvorschriften wie die ASME B31-Serie legen den Auslegungsdruck und die zulässigen Spannungen fest, während werkstoffspezifische Normen wie ASTM A106, ASTM A312 oder ASTM B167 die chemische Zusammensetzung und Herstellung regeln.

Beim Kauf von Rohren aus Nickellegierungen muss der Käufer die Abmessungsnorm mit der richtigen Materialspezifikation verknüpfen, zum Beispiel ASTM B167 für Nickel-Kupfer-Legierungen oder ASTM B423 für bestimmte Nickel-Chrom-Legierungen. Die Lieferanten ziehen oft die ASME-Tabellen heran, um die Wanddicke pro Nennweite zu bestätigen.

3. Rohrnenngröße, Außendurchmesser, Innendurchmesser

Die Rohrnennweite (NPS) oder DN ist die traditionelle Bezeichnung für Rohrgrößen. Bei vielen gängigen Größen ist der Außendurchmesser (OD) durch den NPS festgelegt, während der Innendurchmesser (ID) je nach Wandstärke variiert. Die Tabelle ändert in erster Linie den ID für einen bestimmten NPS, da der OD normalerweise aus Gründen der Kompatibilität mit Fittings und Flanschen konstant gehalten wird. Ein 4-Zoll-Nennrohr hat zum Beispiel einen Außendurchmesser von fast 4,5 Zoll, aber sein Innendurchmesser schrumpft, wenn die Wandstärke von Schedule 40 auf Schedule 80 ansteigt. Mit diesem Kompatibilitätsmodell können Flansche, Kupplungen und andere wichtige Komponenten an Rohre der gleichen Nennweite angepasst werden, auch wenn sie unterschiedliche Nennweiten haben.

Wichtige Punkte:

• NPS bezeichnet eine Familie von Rohren, die einen gemeinsamen Außendurchmesser haben.

• Die Tabelle gibt die Wandstärke innerhalb dieser Familie an.

• Der Innendurchmesser ist gleich dem Außendurchmesser minus der zweifachen Wandstärke; diese einfache Beziehung ist die Grundlage für Hydraulik und Durchflussberechnungen.

4. Häufige Fahrplannummern und ihre Bedeutung

Zu den üblichen Bezeichnungen gehören: SCH 5, SCH 10, SCH 20, SCH 30, SCH STD (Standard), SCH 40, SCH 60, SCH 80, SCH 100, SCH 120, SCH 140, SCH 160, und schwerere Bezeichnungen wie XXS. Es gibt auch rostfreie Serien, die oft mit 5S, 10S, 40S, 80S bezeichnet werden und bestimmten Wanddickenmustern entsprechen, die für rostfreie Güten verwendet werden. Für kleinere Durchmesser gibt es bestimmte ältere Bezeichnungen wie “XS” oder “STD”; bei der Angabe von Nicht-Standard-Durchmessern sind die ASME-Tabellen heranzuziehen.

Obwohl die Rohrnummer dimensionslos ist, ist sie mit physikalischen Dickentabellen verbunden. Zum Beispiel könnte SCH 40 für 2" NPS eine Wandstärke von 0,154 Zoll aufweisen, während SCH 80 für denselben NPS 0,218 Zoll angibt. Die genauen Werte stammen aus ASME B36-Tabellen.

5. Repräsentative Wanddicken- und Gewichtstabellen (ausgewählte Größen)

Nachstehend finden Sie kompakte, sorgfältig geprüfte Referenztabellen für gängige NPS-Werte. Diese Beispieltabellen sollen die Beziehung zwischen NPS, OD, Zeitplan und Wandstärke veranschaulichen. Für vollständige Beschaffungs- oder Konstruktionsberechnungen verwenden Sie die vollständigen ASME-Tabellen oder die Werksblätter der Hersteller. Die gezeigten Zahlen sind typische Industriewerte, die bei der Bestellung mit dem Werkszeugnis zu bestätigen sind.

Tabelle 1: Übliche Rohrdimensionen und Wandstärken (ausgewählte NPS)

Anmerkungen: SCH XS entspricht historisch gesehen Schedule 40 für bestimmte Größen, jedoch mit dickeren Wänden für kleine Durchmesser. Die Tabellenzeilen sind repräsentativ; konsultieren Sie ASME für alle NPS bis zu 60 Zoll.

Tabelle 2. Schnelle metrische Äquivalente für ausgewählte NPS

Diese kompakten Tabellen erleichtern den schnellen Vergleich von Zeitplänen bei der Erstellung von Spezifikationen.

6. Warum der Zeitplan für die Druckbewertung wichtig ist: Barlows Beziehung und Entwurfspraxis

Die Wanddicke hat einen direkten Einfluss auf den zulässigen Betriebsdruck. Für dünnwandige zylindrische Schalen liefert die Formel von Barlow eine Annäherung an die Innendruckkapazität erster Ordnung:

P = (2 × S × t) / (OD)

wobei P der zulässige Innendruck, S die zulässige Spannung für das Material bei Betriebstemperatur, t die Wandstärke und OD der Außendurchmesser ist. Die Umrechnung zeigt die für einen Auslegungsdruck erforderliche Wanddicke:

t = (P × OD) / (2 × S)

Das Schedule-System kann als Gruppierung von Wandstärken interpretiert werden, die bei typischen Werkstoffen den üblichen Betriebsdrücken entsprechen. Die moderne Konstruktion von Druckbehältern und Rohrleitungen folgt konservativen zulässigen Spannungen aus Normen wie ASME B31.3 und wendet bei der Auswahl des Systems Korrosionszuschläge plus Fertigungstoleranzen an. Für höhere Drücke wählen Sie eine höhere Auslegung oder ein Material mit höherer Festigkeit.

Wichtige Überlegungen zur Gestaltung:

• Berücksichtigen Sie bei der Auswahl des Zeitplans Korrosions- und Erosionsschutzmaßnahmen.

• Erhöhte Temperatur reduziert die zulässige Spannung S und kann eine schwerere Einteilung oder eine andere Legierung erfordern.

• Zu den kritischen Dienstleistungen gehören die hydrostatische Prüfung, die zerstörungsfreie Prüfung und die Dokumentation, z. B. Werksprüfberichte.

7. Materialeinfluss: Kohlenstoffstahl, rostfreier Stahl, Nickellegierungen

Die Tabellen geben die Dicke an, nicht die Materialstärke. Rohre aus Kohlenstoffstahl, rostfreiem Stahl und Nickellegierungen haben bei gleicher Auslegung und gleichem NPS identische Nennmaße, wenn sie nach kompatiblen ASME-Abmessungsnormen hergestellt werden, unterscheiden sich aber in Bezug auf die zulässige Spannung, Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit.

• Kohlenstoffstahl: üblich, kostengünstig. Verwenden Sie dickere Rohre für abrasive oder Hochdruckanwendungen. Die Materialspezifikationen umfassen ASTM A106 Grade B für nahtlose Prozessrohre; geschweißte Optionen umfassen ASTM A53.

• Rostfreier Stahlhäufig nach ASME B36.19 geliefert, z. B. 5S, 10S, 40S, 80S. Rostfreie Werkstoffe bieten eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit; sie werden häufig in Chemie- und Lebensmittelsystemen verwendet. Bei der Angabe von rostfreiem Stahl ist die Sorte (304, 316, Duplex) anzugeben und ob eine gebeizte/passivierte Oberfläche gewünscht wird.

• Nickellegierungen: für höhere Temperaturen oder stark korrosive Umgebungen verwendet. Legierungen wie Alloy 625, Alloy C276, Alloy 400 haben unterschiedliche zulässige Spannungen und chemische Beständigkeiten. Geben Sie beim Kauf von Rohren aus Nickellegierungen sowohl die Maßtabelle als auch die Materialspezifikation an (z. B. ASTM B423 oder die anwendbare ASTM-Norm für die jeweilige Legierung). Da Nickellegierungen pro Kilogramm teurer sind, kann eine sorgfältige Druck- und Korrosionsauslegung den Zeitplan optimieren und die Kosten senken.

Wenn Druck oder Temperatur steigen, sinkt die zulässige Spannung, die in der Barlow-Relation verwendet wird, mit der Temperatur. Diese Änderung kann den Wechsel zu einem schwereren Werkstoff oder einer höherfesten Legierung erforderlich machen, um den Innendurchmesser beizubehalten oder den Flanschabstand zu minimieren.

8. Metrische Systeme, SDR, DN und globale Ordnung

Außerhalb Nordamerikas sind metrische Bezeichnungen wie DN und SDR weit verbreitet:

• DN: Nenndurchmesser. DN 50 entspricht ungefähr NPS 2 Zoll in der Größenfamilie, obwohl die genaue Umrechnung von Außendurchmesser und Wandstärke bestätigt werden sollte.

• SDR: Standardabmessungsverhältnis. SDR = OD / t. Ein niedrigerer SDR bedeutet eine dickere Wand und eine höhere Druckstufe. SDR ist für Polyethylenrohre üblich, wird aber manchmal auch in anderen Branchen verwendet.

Bei internationalen Beschaffungen geben Sie, wenn möglich, sowohl NPS als auch DN an, wobei der Außendurchmesser und die Wandstärke in Millimetern anzugeben sind, um Unklarheiten zu vermeiden. Geben Sie die Materialsorte, das Schema oder die Wandstärke und die erforderlichen Tests an, um sicherzustellen, dass die Werke das richtige Produkt liefern.

9. Bestell- und Spezifikations-Checkliste für Einkäufer

Geben Sie diese Punkte in der Kaufspezifikation an, um Fehler zu vermeiden:

1. Nennweite des Rohres: NPS oder DN angeben.

2. Zeitplan oder explizite Wandstärke: Bevorzugen Sie beide (Beispiel 3" NPS SCH 80, t = 0,300 in).

3. Werkstoffnorm und -sorteASTM/ASME-Bezeichnung und Güteklasse (zum Beispiel ASTM A312 TP316L).

4. Vorbereitung beenden: glattes Ende, abgeschrägtes Ende nach ASME B16.25, Gewinde nach NPT oder RTJ-Stirnfläche.

5. Länge: einfache beliebige Länge, doppelte beliebige Länge, auf Länge geschnitten.

6. Wärmebehandlung: Geben Sie an, ob eine Normalisierung, ein Glühen oder eine Lösungsbehandlung erforderlich ist.

7. PrüfungHydrostatischer Druck, PMI, NDE wie UT oder RT, Maßkontrolle, Werksprüfzeugnisse.

8. Oberflächenbehandlung und ReinigungBeizen/Passivieren, Plastisolbeschichtung oder blank.

9. ZertifizierungenPrüfbericht des Werks, 3.1/3.2-Zertifizierung, Dokumentation des ISO-Werksaudits.

10. Verpackung und KennzeichnungMethode, Etikettierungskonventionen, Exportverpackung.

Die alleinige Angabe der Tabelle führt bei Nicht-Standardgrößen manchmal zu Unklarheiten; daher sollte bei kritischen Aufträgen die tatsächlich erforderliche Wandstärke in die Spezifikation aufgenommen werden.

10. Verschraubungen, Flansche und Gewindekompatibilität

Da der Außendurchmesser in der Regel für eine Nenngrößenfamilie konstant bleibt, stimmen Armaturen und Flansche oft mit den Nenngrößen der verschiedenen Baureihen überein, wenn der Außendurchmesser identisch ist. Der Innendurchmesser ändert sich jedoch je nach Ausführung, so dass Schweißmuffen und bestimmte Stumpfschweißvorrichtungen unterschiedlich sein können.

• Schweißmuffen erfordern Kompatibilität mit höheren Wandstärken; Muffentiefe gemäß ASME B16.11 prüfen.

• Stumpfschweißfittings werden durch den Außendurchmesser und die Wanddicke aufeinander abgestimmt; geben Sie die passende Wand an.

• Gewindeverschraubungen Verwenden Sie die nominale Rohrgröße, die jedoch auf bestimmte Formate und Druckklassen beschränkt ist; prüfen Sie die NPT-Eingriffstiefe und die Wandstärke.

Wählen Sie beim Schweißen von unähnlichen Werkstoffen einen geeigneten Schweißzusatz und befolgen Sie die Spezifikationen des Schweißverfahrens. Für Nickellegierungen sind oft spezielle Schweißverfahren und Zusatzwerkstoffe erforderlich.

11. Fertigungstoleranzen und Sondertabellen

Einige dickwandige Rohre verwenden Bezeichnungen wie XXS oder “double extra strong”. Bei vielen kleinen Durchmessern kann XXS dicker sein als Schedule 160, während bei größeren Durchmessern das Verhältnis umgekehrt sein kann. Konsultieren Sie immer die spezifische Dimensionstabelle in ASME B36 oder die Datenblätter der Hersteller für große Durchmesser.

Die Fertigungstoleranzen für Außendurchmesser und Wanddicke sind in der Produktspezifikation festgelegt. Bei kritischen Anwendungen fragen Sie nach der gemessenen Wanddicke über den Umfang und überprüfen Sie diese bei Bedarf mit einer Ultraschallprüfung.

12. Beispiele: Auswahl eines Zeitplans für gemeinsame Dienste

Beispiel 1: Niederdruck-Wasserverteilung

• System: gekühltes Wasser, Auslegungsdruck 100 psi, leichte Korrosionsgefahr.

• Kandidat: Kohlenstoffstahl NPS 2 SCH 40 oder Edelstahl 316L SCH 40, wenn Korrosion ein Problem darstellt.

• Der Grund: SCH 40 bietet eine adäquate Wandstärke für 100 psi auf 2", während ein akzeptabler ID für den Durchfluss erhalten bleibt. Korrosionszuschlag kann angewendet werden.

Beispiel 2: Hochdruckdampf bei erhöhter Temperatur

• System: gesättigter Dampf bei 300 psi und 350 Grad F.

• Kandidat: Kohlenstoffstahl NPS 2 SCH 80 oder höher, oder Umstellung auf legierte Rohre mit höherer zulässiger Spannung.

• Grund: Erhöhte Temperatur reduziert die zulässige Spannung; Aktualisierung des Zeitplans erforderlich, um die Sicherheitsmarge zu erhalten.

Beispiel 3: Einsatz von ätzenden Chemikalien

• System: chloridhaltiger Strom.

• Kandidat: Duplex-Rohr aus rostfreiem Stahl oder Nickellegierung, das den Korrosionsschutzanforderungen entspricht.

• Grund: Materialauswahl hat bei aggressiven Chemikalien Vorrang vor dem Zeitplan; der Zeitplan wird so gewählt, dass er die mechanische Festigkeit plus Korrosionsschutz erfüllt.

Diese Beispiele verdeutlichen, dass die Auswahl von Zeitplänen selten allein steht; Materialien, Temperatur und vorgesehene Lebensdauer müssen alle berücksichtigt werden.

13. Dokumentation und Rückverfolgbarkeit

Fragen Sie bei der Beschaffung bei den Lieferanten nach:

• Werksprüfbericht, der die Schmelzzahl mit den Ergebnissen der Materialprüfung in Beziehung setzt.

• Bescheinigung über die Wärmebehandlung, falls zutreffend.

• Hydrostatisches Prüfprotokoll.

• Rückverfolgbare Kennzeichnungen einschließlich Legierungsbezeichnung, Tabelle oder Dicke, Schmelznummer und Hersteller.

Die Rückverfolgbarkeit reduziert das Fertigungsrisiko und stellt sicher, dass alle Entscheidungen in Bezug auf Beschichtung, Schweißen oder Prüfung auf verifizierten Materialeigenschaften beruhen.

14. Praktische Tipps zur Beschaffung und Kostenoptimierung

• Wenn der Preis eine Rolle spielt, kann die Optimierung der Legierungsauswahl mehr Einsparungen bringen als die Reduzierung des Zeitplans. Nickellegierungen sind nach Gewicht teuer; eine Reduzierung des Zeitplans bei gleichzeitiger Umstellung auf eine korrosionsbeständigere Legierung kann die Gesamtkosten der Anlage senken und gleichzeitig die Sicherheit gewährleisten.

• Bei Nachrüstungsprojekten passen Sie den Außendurchmesser an die vorhandenen Flansche an und wählen Sie dann ein Programm, das dem Druck entspricht. Wenn die Flansche fest sind, kann die Wahl des Programms eingeschränkt sein.

• Bei langen Strecken, bei denen es auf das Gewicht ankommt, ist der Kompromiss zwischen Materialkosten und Pumpenenergie abzuwägen; dünnere Wände reduzieren zwar das Gewicht, erfüllen aber möglicherweise nicht die Erwartungen an Druck und Lebensdauer.

• Berücksichtigen Sie die Komplexität der Herstellung. Dickwandiges Schweißen und schwere Bearbeitung verursachen zusätzliche Kosten und Vorlaufzeiten.

15. Kurzreferenz-Zusammenfassung

• Der Rohrplan ist eine Abkürzung für die Wanddickenreihe; eine höhere Zahl bedeutet im Allgemeinen eine dickere Wand.

• ASME B36.10 und B36.19 sind die offiziellen Tabellen, die in vielen Branchen verwendet werden.

• Die Rohrnenngröße bezieht sich auf den Außendurchmesser; der Innendurchmesser hängt von der Wandstärke ab.

• Die Druckkapazität hängt von der Wanddicke und der zulässigen Materialspannung ab; die Barlowsche Beziehung ist ein üblicher Ausgangspunkt für die Berechnung.

• Geben Sie bei der Beschaffung immer NPS/DN, Zeitplan und explizite Wandstärke, Materialstandard und Prüfanforderungen an.

16. FAQs

Q1: Wenn ich 2" SCH 40 von MWAlloys bestelle, entspricht der Außendurchmesser dann 2" SCH 80?
A1: Der Außendurchmesser für NPS 2 ist genormt, so dass der Außendurchmesser zwischen SCH 40 und SCH 80 gleich ist; der Innendurchmesser ändert sich, weil die Wandstärke unterschiedlich ist. Geben Sie OD und Schedule an, wenn Sie den genauen ID benötigen.

F2: Kann ich Plannummern zwischen Materialien ersetzen?
A2: Sie können dieselbe Plannummer in Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder Nickellegierung bestellen, aber aufgrund der unterschiedlichen Festigkeit kann sich der zulässige Druck ändern. Bei druckkritischen Systemen ist die zulässige Spannung für die Legierung bei Betriebstemperatur zu prüfen.

F3: Was ist der Unterschied zwischen SCH XS und SCH 80?
A3: Bei bestimmten Größen entsprach XS (extra stark) in der Vergangenheit einer ähnlichen Dicke wie Schedule 80, aber bei kleinen Durchmessern gibt es Unterschiede. Bestätigen Sie mit ASME-Tabellen.

F4: Sind die Fahrplanzahlen weltweit gleich?
A4: Die nordamerikanischen Märkte verwenden Schedule-Nummern. Andere Regionen bevorzugen DN und explizite Wandstärke oder SDR-Einstufung. Geben Sie beide Einheiten an, um Fehler zu vermeiden.

F5: Wie sollte ich Korrosionsschutz einbeziehen?
A5: Addieren Sie die Korrosionszuschläge zur erforderlichen Konstruktionsdicke und wählen Sie dann ein Schema, das die Summe erfüllt oder übertrifft. Alternativ können Sie die erforderliche Wanddicke auch direkt in der Bestellung angeben.

F6: Was ist für den Einsatz bei hohen Temperaturen wichtiger, die Tabelle oder die Legierung?
A6: Die Auswahl der Legierung ist oft wichtiger, da sich die zulässige Spannung mit der Temperatur ändert. Die kombinierte Auswahl von geeigneter Legierung und Planung führt zu einer sicheren und wirtschaftlichen Konstruktion.

F7: Mein Flansch passt nicht, wenn ich den Zeitplan ändere. Ist das normal?
A7: Flansche passen zum Außendurchmesser. Bei Flanschverbindungen ist der Außendurchmesser konsistent, aber wenn Flansche für ID-basierte Komponenten wie einige Auskleidungen oder Muffen konstruiert sind, können Planänderungen zu Passungsproblemen führen. Überprüfen Sie die Anforderungen an das Gegenstück.

F8: Welche Prüfdokumente sollte ich für kritische Rohrleitungen anfordern?
A8: Werksprüfbericht, hydrostatische Prüfprotokolle, PMI, wenn Legierungen kritisch sind, NDT-Berichte für Schweißnähte und alle erforderlichen Prüfbescheinigungen Dritter.

F9: Kann ich kundenspezifische Wandstärken bestellen, die nicht in den Tabellen aufgeführt sind?
A9: Ja. Mills kann kundenspezifische Dicken innerhalb der Fertigungsgrenzen liefern. Geben Sie in der Bestellung den genauen Außendurchmesser, die gewünschte Wandstärke und die Materialnorm an.

F10: Wie kann ich den Zeitplan für die Beschaffung in mm umrechnen?
A10: Verwenden Sie die ASME-Tabellen oder die Walzblätter des Herstellers, um die Tabelle und den NPS in Millimeter-Wanddicke umzurechnen. Die Angabe sowohl der Tabelle als auch der expliziten Millimeterdicke verhindert Unklarheiten.

17. Abschließende Empfehlungen für MWAlloys-Kunden

Wenn Sie Rohre aus Kohlenstoffstahl, rostfreiem Stahl oder Nickellegierungen bei MWAlloys:

• Geben Sie in der Bestellung NPS/DN, Zeitplan und genaue Wandstärke an.

• Geben Sie die Materialqualität und eine eventuell erforderliche Wärmebehandlung an.

• Legen Sie Teststufen und Dokumentation fest.

• Für kritische Dienstleistungen fordern Sie bitte ein technisches Datenblatt an, das den Außendurchmesser, den Innendurchmesser, die Wandstärke, die Masse pro Länge und den zulässigen Betriebsdruck für die gewählte Legierung und den Plan angibt.

Wenn Sie möchten, kann MWAlloys eine auf Ihren Markt zugeschnittene Angebotsvorlage erstellen, die gängige NPS-Bereiche und Terminpaarungen abdeckt, die den Prozessbedingungen und Budgetvorgaben entsprechen. Dieses Paket enthält Tabellen für gängige Größen, empfohlene Materialien für typische Leistungen und eine Checkliste für die Beschaffung, um Risiken zu reduzieren.